5. Қарапайым құбырөткізгіштің гидравликалық есебі

Гидравликалық құбырөткізгіштерд есебінің негізгі теңдеуі.

1. Көлемдік шығын:

(5.1)

мұндағы W – ағынның сызықтық жылдамдығы, м/с;

S – құбырдың көлденең қимасының ауданы, м².

S = p*d²/4 = 0,785*d², болғандықтан (5.1) формуласы дөңгелек қималы құбырөткізгіштер үшін:

(5.2)

2. Масслық шығын:

(5.3)

мұндағы r – тығыздық, кг/м³.

3. Құбырөткізгіш бойымен сұйық қозғалған кезде күш шығынының екі түрі болады:

мұндағы h_тр – құбырөткізгіш бойындағы үйкеліс күшін жоюға кеткен шығын;

h_м – жергілікті кедергілерді жоюға кеткен шығын.

4. Дөңгелек қималы құбырөткізгіш бойындағы үйкелісті жоюға кеткен күш шығыны h_тр кез-келген орнатылған ағын режимінде Дарси-Вейсбах формуласымен анықталады:

(5.4)

5. Үйкеліс күшін жоюға кеткен қысым шығыны:

(5.5)

6. Көлбеу құбырөткізгіште:

(5.6)

Z көтерілу учаскелерінің DZ суммасы DZ түсу учаскелерінің суммасынан көп болған жағдайда мұнда «+» –D керісінше болғанда “-“ таңбасы қойылады.

Формулалардағы қолданылған белгілер:

L – құбырөткізгіш ұзындығы, м; d – құбырөткізгіштің ішкі диаметрі, м;

W – ағынның орташа жылдамдығы, м/с;

ρ - сұйық тығыздығы, кг/м³;

Q - сұйықтың көлемдік шығыны, м³/с;

DZ – құбырөткізгіштің басталған және аяқталған жеріндегі геодезиялық белгілердің айырмашылығы, м;

g - ауырлық күшінің үдеуі, м/с²;

- гидравликалық кедергі коэффициенті.

Гидравликалық кедергі коэффициенті Рейнольдс Re санына және құбыр бетінің салыстырмалы тегістігіне байланысты:

l = Ұ(Re, e),

мұндағы e = D/d, D- абсолютті эквиваленттік тегістік, мм.

(5.7)

Ламинарлық ағым режимі, Re< Re_кр (2300):

(5.8)

Турбуленттік режимде кедергіні үш зонаға бөледі

1. Гидравликалық тегіс құбыр зонасы:

, Блазиус формуласы. (5.9)

2. Аралас үйкеліс зонасы :

Альтшуль формуласы. (5.10)

3. Кедергінің квадраттық заңы зонасы :

Шифринсон формуласы. (5.11)

Есеп 5.1

Айырғыштың сығынды сорап станциясында (ССС) бірінші сатыдағы қысым 0.6 МПа. АГЗУ-дан ССС-на дейінгі жүргізілген жинағыш коллектордың ұзындығы, 10 км және (ішкі) диаметрі 0.3 м. Жинағыш коллектор көлденең. Айдалатын мұнай көлемі 3800 т/тәулігіне, тығыздығы 800 кг/м³, кинематикалық тұтқырлығы 1* 10^-4 м²/с. Құбырөткізгіштегі қажетті бастапқы қысымды анықтау керек.

Берілгені: P_к = 0.6 МПа; d = 0.3 м; ρ_н = 800 кг/м³; ν = 1* 10^-4 м²/с; l = 10 км;

Q = 3800 т/сутки;

Табу керек: Р_н =?

Шешімі:

W = V / S = G / ρ / S = (3800 * 4 * 1000) / (800 * 3.14 * 0.3 ² * 86400) = 0.76 м/с;

Rе = W * d / ν = 760 * 300 / 100 = 2280 < 2320;

λ =64 / R_e = 64 / 2280 = 0.028;

ΔP = λ * l / d * W ² * ρ / 2 = 0.028 * 10000 * 0.76 ² * 800 / 2 = 0.217 МПа;

P_н = Р_к + ΔP = 0.6 + 0.217 = 0.817МПа;

Өзіндік жұмысқа тапсырма

Есеп 5.1

Айырғыштың сығынды сорап станциясында (ССС) бірінші сатыдағы қысым белгілі. «Спутник»-тен ССС-на дейінгі жүргізілген жинағыш коллектордың ұзындығы, (ішкі) диаметрі және абсолюттік эквиваленттік бұдырлығы (Δ), құбырөткізгіштің басы мен аяғындағы геодезиялық белгілердің айырмашылығы, айдалатын мұнай көлемі және оның тығыздығы мен кинематикалық тұтқырлығы белгілі. Қажетті бастапқы күшті анықтау қажет.

Варианттар бойынша тапсырма 5.1 кестеде келтірілген.

5.1-кесте

Бастапқы мәндер	Варианттар
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
Соңғы қысым, МПа	0,6	0,2	0,5	0,8	0,4	0,6	0,3	0,5	0,1	0,4	0,6	0,3	0,2	0,8	0,1
Құбырөткізгіш ұзындығы, км	10	9	8	4	12	5	15	4	20	10	9	8	5	4	12
Құбырөткізгіш диаметрі, м	0,31	0,26	0,32	0,25	0,30	0,31	0,35	0,26	0,37	0,32	0,31	0,26	0,32	0,25	0,30
Геодезиялық белгілердің айырмашылығы, м	12	-5	15	-8	10	5	-20	-3	-8	10	12	-5	15	-8	10
Мұнайдың массалық шығыны*102 т/сут	38	32	30	25	35	32	40	25	35	32	38	32	30	25	35
Мұнай тығыздығы, кг/м3	849	848	921	823	869	869	892	892	862	823	845	840	920	815	850
Мұнайдың кинематикалық тұтқырлығы*10-4, м2/с	0,14	0,28	0,63	0,08	0,40	0,43	0,39	0,39	0,14	0,08	0,13	0,29	0,64	0,11	0,42

5.1-кестенің жалғасы

Бастапқы мәндер	Варианттар
	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30
Соңғы қысым, МПа	0,6	0,2	0,5	0,8	0,4	0,6	0,3	0,5	0,1	0,4	0,6	0,3	0,2	0,8	0,1
Құбырөткізгіш ұзындығы, км	11	10	9	5	12	7	15	8	18	16	14	10	5	6	9
Құбырөткізгіш диаметрі, м	0,31	0,26	0,32	0,25	0,30	0,31	0,35	0,26	0,37	0,32	0,31	0,26	0,32	0,25	0,30
Геодезиялық белгілердің айырмашылығы, м	-12	5	10	-8	-10	5	20	-3	8	-10	2	5	17	-7	8
Мұнайдың массалық шығыны*102 т/сут	38	32	30	25	35	32	40	25	35	32	38	32	30	25	35
Мұнай тығыздығы, кг/м3	850	840	925	834	872	865	898	890	860	820	848	855	920	810	860
Мұнайдың кинематикалық тұтқырлығы*10-4, м2/с	0,14	0,28	0,63	0,08	0,40	0,43	0,39	0,39	0,14	0,08	0,13	0,29	0,63	0,11	0,42